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现代寒冷气候的热泵都配备了精密的电子设备。他们的电路板包含电源控制电路，将交流电转换成变频直流信号，允许压缩机根据加热或制冷需求加速或减速。传感器和微处理器还协调压缩机、室内外风扇和制冷剂计量阀的运行，在广泛的室内和室外条件下优化系统。
这些微处理器和电路板对寒冷气候下的热泵的运行至关重要，也是它们的致命弱点。电涌可能会损坏或破坏电子设备，要么是在一次灾难性事件中，要么是在一系列低强度电涌中逐渐发生。这种损害会使系统无法操作。损坏的电路板无法修复;它需要更换。
幸运的是，给热泵系统增加防雷装置很简单也很便宜。本文回顾了电涌的原因，解释了电涌保护装置的工作原理，并讨论了暖通空调电涌保护器的安装、服务和销售。
电涌的原因
住宅热泵通常在230 - 240V的输入电压下运行。电涌是电压可能超过1000V的瞬态尖峰。虽然持续时间很短(通常少于30微秒)，但它们有可能造成巨大的破坏。有些电涌是由雷击引起的;从云层到地面的大量放电通过电线和潮湿的地面传播，可以影响到1 / 2英里以外的地点。其他电涌发生在公用事业事件期间，如电网运营商在发电源之间切换或在倒下的输电线路周围重新布线时。但超过50%的电涌来自家庭内部。这些电涌虽然不如雷电引起的电涌强烈，但却更为频繁，并且在大型电器开关时发生。这些内部电涌是由开关打开和关闭时的电弧和电机断电时放电的反电动势(EMF)引起的。
一个电基本定律
电涌和电涌保护器的运行所造成的损害都可以用电力的基本定律来理解。欧姆定律指出，电势(V，伏特)等于电阻(R，欧姆)乘以电流(I，安培)。如果我们解出电流，我们看到I = V/R。如果我们增加电路路径上的电位(V)，通过它的电流(I)就会增加。在功率浪涌的情况下，电压短暂而急剧的尖峰会导致流过电路板的电流急剧增加。这种增加的电流会使敏感元件过热，可能会熔化或烧坏。
电涌保护器是如何工作的
电涌保护器的工作原理是将电流从器具分流到地面。最常见的HVAC浪涌保护器使用金属氧化物压敏电阻(MOVs)来控制流量。压敏电阻器，顾名思义，是一种电阻随施加在其上的电压而变化的器件。在压敏电阻的“钳位电压”(浪涌保护器允许通过压敏电阻到附加负载的电压)之下，压敏电阻表现出非常高的电阻，但一旦超过阈值电压，其电阻下降。
在单相240V HVAC系统中，浪涌保护器接在两个“热”电压腿L1和L2上，接在接地端子上。在正常情况下，浪涌保护器只允许最小的电流滴流到地。但当电压出现尖峰时，电阻几乎立即下降。根据欧姆定律，浪涌电流沿低阻路径安全流动，远离设备，进入地面。HVAC电涌保护器的阈值通常设置在每支路相对于地150V左右，或两支路之间300V左右。
每当MOV将一个浪涌分流到地时，它的性能就会下降，钳位电压也会降低。这可能在一次大规模的突发事件中突然发生，也可能在一系列低级别事件中逐渐发生。如果不加检查，MOV的钳位电压最终将低于正常的线电压。此时，浪涌保护器可变为对地短路;通过电线和端子的电流会导致过热，甚至可能引发火灾。
现代MOV浪涌保护器包含一个保险丝，当钳位电压降低到不安全的水平时，保险丝会断开电路路径。这些标签是“tpMOV”或“tfMOV”(热保护或热熔金属氧化物压敏电阻器)。保险丝防止过热，但它也使浪涌保护器不能操作。许多电涌保护器都含有led灯，led灯发出信号表明设备已经失效。熔断器不会中断热泵本身的电源，热泵将在没有防雷保护的情况下继续运行。
一些HVAC电涌保护器，如Rectorseal RSH-50，包含了第二个可变电阻装置，气体放电管(GDT)。GDT是装有惰性气体的小型密封容器。当在其电极上施加高压时，气体会电离，并能传导大电流。与MOVs不同的是，MOVs的钳位电压会随着时间的推移而降低，而触发气体放电管的电压会随着反复的突涌而增加，最终达到一个点，该设备除了对最高电压事件提供保护外，不再提供任何保护。包含MOV和GDT的浪涌保护器利用了每一个的优点:MOV提供了对传入浪涌的快速响应，而GDT提供的高流量路径减缓了MOV的衰减，延长了设备的使用寿命。
HVAC电涌保护器被设计用来保护单个回路——热泵。2020年国家电气规范(NEC 230.67)的一项规定要求在新居和电力服务升级或更换时安装整个房屋的电涌保护装置。这一要求是否会使hvac专用设备变得不必要?简短的回答是否定的。主面板上的电涌保护装置可能无法防止来自家中的电涌。而且，由于所有的浪涌保护设备都是有限的，无论是在预期寿命方面，还是在缓解大浪涌的能力方面，“皮带和吊带”的方法为HVAC设备提供了更高级别的保护。
电涌保护器做不到
浪涌保护的设计是为了防止瞬态电压尖峰造成的损害，但它们也有其局限性。市场上没有任何设备可以抵御直接雷击。同样重要的是，浪涌保护器的设计并不是为了解决由于电网管理不善引起的持续过电压。一个制造商的培训表明，持续的电网电压超过253伏特可能导致电路板故障。电网过电压的问题最好由电力公司来解决。如果做不到这一点，可以在HVAC电路上安装一个buck-boost变压器，使线路电压进入可接受范围。
安装细节
HVAC电涌保护器通常安装在室外断路处。在面板上切断电路的电源后，断开部分被打开，从底部或侧面取下一个淘汰器。电涌保护器的电线和螺纹接头通过敲除器，装置用锁紧螺母固定。两根黑色的电线接进线接线端子，与绿线连接到接地片上。断开闭合，电路重新通电。整个过程不超过15分钟。
电涌保护器基本上是免维护的。业主应该被指示监控LED指示灯，以确保设备仍然活跃，并要求更换LED熄灭。服务技术人员也应该检查电涌保护器，作为预防性维护的一部分。为避免设备损坏，应及时更换磨损的电涌保护器。
为您的服务添加防雷保护
电涌保护器对客户和承包商都有好处。对房主来说，它们减少了未经计划(可能会很贵)的维修和长时间没有供暖或空调的可能性。此外，一些电涌保护器制造商提供保修，包括损坏连接的暖通空调设备。
对于承包商来说，浪涌保护是一种简单而有利可图的附加设备，可以减少恼人的回调的可能性。诊断和更换损坏的电路板需要在无热或无冷的情况下进行两次往返，还要在技术支持下花时间打电话。我认识的每一位技术和企业所有者都更愿意把时间花在更有回报的活动上。
电涌保护可以作为新安装的一部分，或在服务电话或预防性维护访问提供。我们公司决定使它成为每一个新的热泵安装的标准功能。我们认为这样做是正确的。虽然这增加了一笔适度的预付费用，但它可以防止未来更大的麻烦。与客户讨论防雷保护的价值给了我们一个机会来区分我们的公司，并展示我们对高质量、持久安装的承诺。_________________________________________________________________________
-乔恩·哈罗德是舒适的地球该公司的使命是以对人类和地球都有意义的方式减少建筑能源的使用。Jon拥有建筑性能研究所的多项认证，并发表了大量关于能源效率和绿色建筑的文章。相片由作者提供，注明除外。
13个评论
我知道两家基于逆变器的设备制造商在没有浪涌抑制器的情况下有很高的故障率。所以强烈推荐。该设备本身的成本可以低于100美元。
在我看来，人们还应该减少间接“地电位上升”的照明损害风险，不要创建一条直接从室外设备到地面的导电路径。即，靠近面板的单点接地应该是唯一的接地路径。
“同样重要的是，浪涌保护器的设计并不是为了解决电网监管不力造成的持续过电压问题。”
是否有可以安装的仪器来确定从电网输入电流的质量，以便在需要时计划纠正措施?我们的房子是乡下的，公用事业不可靠，所以很有可能会出现质量差的电流。
我使用Sense，觉得它的利大于弊。每条腿的电压都被监控，最近在“实验室”部分添加了电压下降和峰值的电能质量记录。L1转到109V, L2转到119V，所以我要联系我的电力公司。热水热泵已经正常工作了几年了，我们很快就会安装一个Spacepak空气水高压循环系统。所以，对电能质量比较敏感的设备。
https://community.sense.com/c/sense-labs/35
这是我没有想到的。您是否建议在室外机与地面之间使用塑料或其他不导电材料制成的设备垫?
是的，我会寻找电气隔离，声音隔离(即不要安装在房子上)和高于雪的高度。有什么可以满足这三个条件?可能是经过处理的带有电绝缘的木头或金属框架压铆螺母柱来连接这个单位?
还有另一种类型的电源保护，当电源超出规格时，通过断开电源(用继电器)来工作。我的经验(当然是其他电子设备)是，将这些添加到上面讨论的类型中，可以显著减少问题。
我知道的一个产品是Intermatic的“压缩机卫士”。这似乎主要用于24V控制的非逆变器热泵。除浪涌保护器外，在欠压(限电)情况下，可中断24V信号(关闭压缩机)。它包括一个时间延迟，以防止频繁骑自行车在限电期间。
听起来很像，虽然不清楚它是否完全将设备电路从线路上分离出来。这一个。
https://www.grainger.com/product/5KPX9
我在面板上有一个浪涌保护器，但在我的印象中，它不会做太多的规则波动，可以降低电路随着时间的推移。(没有什么能阻止附近的雷击)为了解决这个问题，我认为你需要某种类型的再生器，可以调节传入的饲料，并提供清洁的电力。在整个住宅市场中，这样的事情存在吗?只是想知道…
一个现代的变速压缩机驱动系统实际上就像你描述的那样内置在它里面——电机不是靠线路电压运行的，而是由“逆变器”或“变速驱动”产生的交流波形，这是系统的一部分。常规的线电压交流电机压缩机在断电时可能会受到压力，因为电机几乎或实际上会失速并产生大量电流，但逆变器驱动不会对电机造成这种影响。另一方面，逆变器中使用的电力电子设备比直接在线路上运行的电机更容易受到尖峰的影响。
结论:在没有真正的变速电机的基础系统中，过电流保护是有用的，但对于具有现代逆变器驱动系统的人来说，防雷保护更重要。
我发现定时断开设备对电子设备有帮助，因为电力线问题和更多电力线问题之间有很高的相关性。因此，MOV电涌抑制器和保护装置的打击更少。
说得通，造成伤害的不是电力不足，而是电力不足后的电涌。
我同意这是一个好主意，即使你有整个房子的电涌保护面板。除了文章中提到的点，从面板到断开的线路的额外阻抗有助于第二浪涌保护器比单点浪涌保护器更好地控制突波。
一个好的制造商会在设备中包括良好的浪涌保护，但增加外部的一个关键优势是监测灯，这样你就知道它什么时候被太多的浪涌使用了。
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